Зафиксировано появление новой формы жизни — это случается раз в миллиард лет

Ученые зафиксировали событие, которое по их словам происходило на Земле только три раза. Морская бактерия прокариот была заключена в другой простейший организм-водоросль, после чего эти два организма настолько эволюционировали, что теперь их можно считать одним одноклеточным организмом (эукариотом) с новой органеллой. Напомним, что эукариотами называются сложные одноклеточные организмы с органеллами, чья ДНК находится в мембраносвязанном ядре. Из этих организмов в свое время эволюционировала сложная многоклеточная жизнь. Слияние двух организмов в один является невероятно редким событием, которое происходит один раз в сотни миллионов или даже миллиард лет.

Ученые зафиксировали появление новой формы жизни, в четвертый раз за всю историю Земли

Сложная жизнь возникла из эукариотов

Ранее мы рассказывали о том, что жизнь на Земле по сей день могла бы оставаться в виде простейших одноклеточных организмов прокариотов, которые не имеют мембранного ядра. Однако у эволюции появился шанс благодаря одному случайному событию — древняя архея поглотила бактерию, и они начали эволюционировать вместе. В результате появились сложные одноклеточные организмы с органеллами, которые смогли развиться в многоклеточные организмы.

Таким образом, между самыми первыми одноклеточными (прокариотами) и более поздними (эукариотами), такими как инфузория туфелька, существует огромная разница. Последние хоть и состоят из одной клетки, но представляют собой сложнейший организм. Первым прокариотом, который эволюционировал, по мнению ученых, были асгардские микробы.

Открытие новой органеллы — нитропласта

Ученые обнаружили известную структуру в сложных клетках, поглощающую азот из атмосферы и преобразовывающую его в форму, которую клетка может использовать для своего жизнеобеспечения. Эту новообретенную часть клетки, то есть новую органеллу, ученые назвали “нитропластом”. Согласно последним исследованиям, нитропласт возник 100 миллионов лет назад.

Клетка морской водоросли с новой органеллой нитропластом (указана срелочкой)

Давно известно, что бактерии и водоросли живут в симбиозе друг с другом. Микробы поставляют азот в той форме, которую водоросли могут поглощать для своего жизнеобеспечения. Водоросли же в свою очередь обеспечивают микробов домом для жизни. Однако исследования, опубликованные в журналах Cell и Science показало, что микроб принял новую форму, и теперь является неотъемлемой частью клеточной структурой, проще говоря органеллой, играющей ключевую роль в метаболизме водорослей. Соответственно органелла реплицирует, то есть делится, вместе с клеткой.

Это открытие стало четвертым за всю историю Земли известным фактом “первичного эндосимбиоза”, то есть превращением прокариотической клетки в органеллу эукариота. Правда, в данном случае прокариота поглотил организм, который и до этого события был эукариотом, но теперь клетка стала еще более сложной.

Ученые вначале обнаружили, что бактерия UCYN-A, ставшая нитропластом, имеет схожие соотношения размеров, что и клетка-хозяин. Это указывает на переплетение их метаболизма. Одинаковое соотношение размеров — это характерный признак всех органелл, в том числе митохондрий и хлоропластов.

Деление клетки водоросли в месте с органеллой нитропластом (выделена синим цветом)

В другом исследовании ученые обнаружили, что UCYN-A импортирует белки из клетки-хозяина, что также является отличительной чертой развития органелл. Как поясняют ученые, бактерии внутри клетки-хозяина начинают выбрасывать кусочки своего ДНК, в результате чего их геномы становятся все меньше и меньше. Поэтому они начинают зависеть от материнской клетки в плане транспортировки белка.

Исследование показало, что многие белки, от которых зависит правильное функционирование UCYN-A, производятся в водорослях-хозяевах и затем импортируются. Проще говоря, бывшая бактерия максимально интегрировалась в клетку, в результате чего стала ее не отъемной частью.

История случаев эндосимбиоза в клетках

По мнению ученых, первый раз одноклеточный организм поглотил другой организм 1,5 миллиарда лет назад. Именно это событие привело к возникновению всей сложной жизни, так как в результате этого эндосимбиоза в клетках возникли митохондрии. Еще их называют электростанциями клеток, потому что они обеспечивают их энергией.

Растения на Земле возникла благодаря эндосимбиозу, произошедшему 1 миллиард лет назад

Второй случай произошел миллиард лет назад, в результате чего возникли хлоропласты, обеспечивающие фотосинтез. С этого момента началась эволюция растений. Третье событие было не таким знаковым, как предыдущие два — оно привело к появлению органеллы, известной как хроматофор. Клетки с хроматофором имеются в коже головоногих моллюсков, таких как кальмары и осьминоги. Благодаря этой органелле они могут менять цвет.

Не забудьте подписаться на наши каналы в Дзен и Telegram, чтобы не пропустить самые интересные и невероятные научные открытия!

Напоследок отметим, что впервые ученые обнаружили бактерию, ставшей нитропластом, еще в 1988 году. Однако тогда они еще не знали, что микроб трансформировался в полноценную органеллу. Теперь же это не вызывает сомнения. Теперь ученые подозревают, что существуют и другие примеры слияния двух организмов в одно, однако о них пока просто неизвестно.